Theoretische Festkörperphysik
Theoretical Solid State Physics

Modul PH1001 [ThPh KM]

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2016/7 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2016/7WS 2010/1

Basisdaten

PH1001 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Wahlpflichtkatalog "Theorie" im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
  • Ergänzung des Allgemeinen Spezialfachkatalogs für Biophysik
  • Ergänzung des Allgemeinen Spezialfachkatalogs für Kern-, Teilchen- und Astrophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
300 h 90 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH1001 ist Michael Knap.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

I) Symmetrien und Struktur kondensierter Materie

  1. Phasen und ihre gebrochenen Symmetrien
  2. Strukturbestimmung durch Röntgenstreuung

II) Gitterschwingungen

  1. Phononen und Thermodynamik
  2. Neutronenstreuung, dynamischer Strukturfaktor
  3. Anharmonische Effekte, Schmelzen, Lindemann-Kriterium

III) Elektronen

  1. Bindungstypen, Stabilität
  2. Bloch-Theorem, Wannier-Funktionen, Bändertheorie
  3. Fermiflächen, Thermodynamik
  4. Semiklassische Dynamik von Elektronen, Bloch-Oszillationen
  5. Edge-state Theorie des Quanten-Hall-Effektes

IV) Vielteilcheneffekte und Unordnung

  1. Wechselwirkendes Elektronengas, Abschirmung, Wigner-Kristallisation
  2. Dichtefunktionaltheorie
  3. Elektron-Phonon Wechselwirkung, BCS-Theorie der Supraleitung
  4. Anderson Lokalisierung in ungeordneten Quantensystemen

Sihe http://einrichtungen.ph.tum.de/TCQ/tfk/lehre2016.html

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  1. die wichtigsten Strukturen kondensierter Materie und ihre atomare Zusammensetzung mathematisch zu beschreiben und ihre strukturellen und dynamischen Eigenschaften im Rahmen einfacher Modelle zu berechnen
  2. den physikalischen Ursprung von strukurellen Phasenübergängen an Oberflächen und von Defektstrukturen zu erklären
  3. Die wichtigsten Methoden zur Berechnung der elektronischen Struktur von Festkörpern zu erklären und einfache Berechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie durchzuführen
  4. Die zentralen Näherungen bei der Lösung des Vielteilchenproblems in kondensierter Materie zu erklären
  5. Die Natur korrelierter niederdimensionaler Systeme zu verstehen und im Rahmen der Fermi- oder Luttingerflüssigkeitstheorie zu erklären
  6. elektronische Phasenübergänge wie die Supraleitung theoretisch zu beschreiben und zu charakterisieren

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 6 Theoretische Festkörperphysik Knap, M.
Mitwirkende: Frank, B.Lang, J.Weidinger, S.
Dienstag, 10:00–12:00
Donnerstag, 10:00–12:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit (ca. 6-8 Studierende mit Unterstützung durch Tutor)

Medienformen

e-Learning (Tablet-PC mit Sprachaufzeichnung zum Nachhören von Teilen oder ganzen Vorlesungen/Übungen), Präsentationsunterlagen, Übungsblätter, Computersimulationen, begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

Die genauen Medienformen wählt der jeweilige Dozent aus.

Literatur

N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, Solid State Physics
P.M. Chaikin and T.C. Lubensky, Principles of Condensed Matter Physics

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer schriftlichen Prüfung von 90 Minuten Dauer wird der Lernerfolg anhand von Verständnisfragen und Rechenbeispielen überprüft.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch mündlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 30 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Theoretische Festkörperphysik
Mi, 12.4.2017, 11:00 bis 12:30 Physik I: 2501
Studierende im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie) beachten die besonderen Hinweise zur Prüfungsanmeldung im Wahlpflichtfach theoretische Physik! // Students in the Master’s program Physics (Condensed Matter Physics) check the notice on exam registration for the required elective module in theoretical physics! https://www.ph.tum.de/academics/msc/theory/ bis 3.4.2017 (Abmeldung bis 5.4.2017)
Mo, 20.2.2017, 11:00 bis 12:30 102
Studierende im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie) beachten die besonderen Hinweise zur Prüfungsanmeldung im Wahlpflichtfach theoretische Physik! // Students in the Master’s program Physics (Condensed Matter Physics) check the notice on exam registration for the required elective module in theoretical physics! https://www.ph.tum.de/academics/msc/theory/ bis 15.1.2017 (Abmeldung bis 13.2.2017)

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.